(57)【要約】【課題】脳の酸素交換状態を計測することにより、人体に与えられる刺激の適合性を客観的かつ的確に判定、評価及び表示することが可能な刺激適合性解析装置及びプログラムを提供する。【解決手段】刺激適合性解析装置Ａは、頭部用プローブ1と、頭部用プローブ1によって検出された光情報を入力し、演算、制御又は記憶を行う本体2と、入力部3と、表示部4と、印刷部5と、通信部6とを有し、本体2の制御部１０は、頭部用プローブ1によって検出された光の光量を近赤外分光法における演算処理を施すことにより、酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれ濃度変化量を計測する算出部12と、人体に刺激を与える前と後とで計測された酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれの濃度変化量に生じる変化に基づいて、刺激の人体に対する適合性を判定する判定部13と、判定部13による判定結果に基づいて、刺激付与手段を評価する評価部14とを有する。【選択図】  図１
2010022775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
刺激付与手段により人体に与えられる刺激の適合性を解析する刺激適合性解析装置において、
人体の脳の所定部位に光を照射する光照射手段と、
人体内から出射する光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段によって検出された光の光量を近赤外分光法における演算処理を施すことにより、酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれ濃度変化量を計測する算出手段と、
前記算出手段によって計測された結果を経時的に表示する表示手段と、
前記人体に刺激を与える前と後とで前記計測された酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれの濃度変化量に生じる変化に基づいて、前記刺激の人体に対する適合性を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に基づいて、前記刺激付与手段を評価する評価手段と、
を有することを特徴とする刺激適合性解析装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記計測された酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれの濃度変化量の関係から導き出されるパラメータを算出し、前記判定手段は、前記算出されたパラメータの変化に基づいて、前記刺激の人体に対する適合性を判定する、ことを特徴とする請求項１に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項３】
前記表示手段は、前記酸化型ヘモグロビンの濃度変化量と還元型ヘモグロビンの濃度変化量との関係を示す第１の座標及び又は前記第１の座標を４５度傾けて変換して、酸素飽和度の変化量と総ヘモグロビンの濃度変化量との関係を示す第２の座標を含む酸素交換座標を表示することを特徴とする請求項１又は２に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項４】
前記表示手段は、前記酸素交換座標に、事象を４５度ごとに８等分して表示するとともに、原点から計測点に至る計測ベクトルを表示することを特徴とする請求項３に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項５】
前記パラメータは、前記酸素交換座標において、原点から計測点に至る計測ベクトルと前記酸素飽和度の変化量の軸との間をなす角度で定義される酸素交換度（ｋ角）である、ことを特徴とする請求項４に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項６】
前記パラメータは、原点から計測点に至る計測ベクトルの距離で定義される酸素交換量（Ｌ値）であることを特徴とする請求項４又は５に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項７】
前記判定手段は、前記人体に刺激を与える前と後とで前記計測ベクトルが位置する事象の変化に基づいて、前記刺激の人体に対する適合性を判定する、ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１つの項に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項８】
前記光照射手段は、複数の脳区分用番地の部位にそれぞれ光を照射し、
前記光検出手段は、前記脳区分用番地の部位毎に出射する光を検出し、
前記算出手段は、前記脳区分用番地の部位毎に、酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれ濃度変化量を計測し、前記脳区分用番地の部位毎に作成された計測ベクトルを加算、減算、積算又は除算した合成ベクトルを作成するベクトル合成手段を有し、
前記表示手段は、前記作成された合成ベクトルを表示する、ことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１つの項に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項９】
前記算出手段のベクトル合成手段は、左脳のぞれぞれの脳区分用番地の部位毎に作成された計測ベクトルを加算した左脳合成ベクトルと、右脳のぞれぞれの脳区分用番地の部位毎に作成された計測ベクトルを加算した右脳合成ベクトルとを作成する、ことを特徴とする請求項８に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項１０】
前記算出手段のベクトル合成手段は、前記左脳合成ベクトルと前記右脳合成ベクトルとを加算又は減算した合成ベクトルを作成することを特徴とする請求項９に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項１１】
前記刺激付与手段は、視覚、嗅覚、味覚、聴覚、触覚、体性感覚、運動のいずれか又はそれらの組み合わせを通じて人体に刺激を与える、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１つの項に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項１２】
前記刺激付与手段は、左右の眼球、鼻、耳、手、足、体幹、聴覚、触覚の左右どちらかのいずれか又はそれらの組み合わせを通じて人体に刺激を与える、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１つの項に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項１３】
前記刺激付与手段は、特定の脳区分用番地の部位で、酸素消費量が増加したり、賦活化と鎮静化による脳活性の調整機能が働くように構成されているものである、ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１つの項に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項１４】
前記刺激付与手段は、唇に装着する唇装着部と、前記唇装着部の基端に一体に設けられ、口蓋に装着する口蓋装着部とを有する口腔内装着器具である、ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１つの項に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項１５】
前記刺激付与手段は、人体の四肢を加圧して、左右の脳への刺激を調節する加圧装置である、ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１つの項に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項１６】
前記評価手段は、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記刺激付与手段を用いたトレーニングを行うためのトレーニング情報を作成することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１つの項に記載の刺激適合性解析装置。
【請求項１７】
刺激付与手段により人体に与えられる刺激の適合性を解析するプログラムにおいて、
人体の脳の所定部位に光を照射し、人体内から出射する光を検出する光検出手段によって検出された光の光量を近赤外分光法における演算処理を施すことにより、酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれ濃度変化量を計測する処理と、
前記計測された結果を表示部に経時的に表示する処理と、
前記人体に刺激を与える前と後とで前記計測された酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれの濃度変化量に生じる変化に基づいて、前記刺激の人体に対する適合性を判定する処理と、
前記判定結果に基づいて、前記刺激付与手段を評価する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１８】
前記計測された酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれの濃度変化量の関係から導き出されるパラメータを算出する処理と、前記算出されたパラメータの変化に基づいて、前記刺激の人体に対する適合性を判定する処理とを、コンピュータに実行させることを特徴とする請求項１７に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば口腔内装着器具、口内刺激具、マウスピース、入れ歯、歯ブラシ等の口内装着挿入物、コンタクトレンズ、眼鏡、靴、下着、ベルト、運動具等の人体装着物、注射、麻酔、ガム、香水（アロマオイル）、匂い、音楽、照明器具等の種々の刺激付与手段によって与えられる人体への刺激の適合性を判定・評価及び表示する刺激適合性解析装置及びプログラムに関し、特に、人間の脳内における所定の機能及び役割に応じて、神経活動の変化に伴い、酸素消費量が増加したり、賦活化と鎮静化による脳活性の調整機能が働くことを考慮した刺激適合性解析装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、本発明者及び本出願人の一人である萩原秀紀は、口内のつぼや額関節部等を押圧して、口内に刺激を与えることにより、肩こり、関節可動域拡大、顔の歪みの矯正等の種々の治療を行うための口内刺激具を提案している（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
上記の口内刺激具以外に、例えばマウスピース、入れ歯、歯ブラシ等の口内装着挿入物、コンタクトレンズ、眼鏡、靴、下着、ベルト、運動具等の人体装着物、注射、麻酔、ガム、香水（アロマオイル）、匂い、音楽、照明器具等の種々の刺激付与手段によっても、人体に刺激を与えている（以下、従来例１という）。
【０００４】
また、人体の脳反応を解析する従来の技術としては、例えば、光生体計測法を用いた生体入力装置（特許文献４参照）、脳波を用いた香料判定方法及び香料判定装置（特許文献５参照）,感情を脳から自動識別する生体情報自動識別装置（特許文献６参照）等の技術が提案されている。また、脳から眼科用生成物を評価する眼科用組成物の評価方法（特許文献７参照）の技術が提案されている。
【０００５】
これらの技術は、いずれも、脳の電気活動や脳のヘモグロビンの変化に基づいて脳反応を解析している（以下、従来例２という）。
【０００６】
ところで、脳の働きは、人体に刺激を与えたり、何か行動したり、課題を実行したり、安静にして睡眠をとることで、脳区分用番地にそれぞれ、神経活動の賦活化と鎮静化がおこる。
この脳区分用番地に関する発明について、本発明者及び本出願人の一人である加藤俊徳が既に出願している（特願２００６−１９４３５７号参照）。
【０００７】
ここで、脳区分用番地（本発明者かつ出願人は当該番地を脳番地（登録商標）と称している）とは、脳内において所定の機能及び役割に応じて、神経活動の変化に伴った酸素消費量の増加や賦活化と鎮静化による脳活性の調節機能が働くことを考慮した部位毎に区分して付与された番号である。
【０００８】
脳内における各部位において酸素消費量が増加し活性化されている点や、賦活化と鎮静化による脳活性の調節機能が行われている点については、例えば、本発明者及び本出願人の一人である加藤俊徳によって提案された生体機能診断装置（特許文献８及び特許文献９参照）を用いて、酸化型ヘモグロビンの変化量と還元型ヘモグロビンの変化量との関係から導き出される各種パラメータ（例えば酸素交換度（ｋ角）や酸素交換比（ｋ比））、ヘモグロビン交換量（Ｌ値）や２次元あるいは３次元ダイアグラム上の軌跡等に基づいて認定できることが知られている。
【特許文献１】特開２００３−１６４５０７号公報
【特許文献２】特許第３２０２９８０号公報
【特許文献３】特許第３１９９２３６号公報
【特許文献４】特許第３５４３４５３号公報
【特許文献５】特開２００２−２８２２３１号公報
【特許文献６】特許第２７６６４５６号公報
【特許文献７】特開２００５−３１９０５３号公報
【特許文献８】特許第４０３１４３８号公報
【特許文献９】国際公開２００６／００９１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来例１には、次のような課題があった。
（１）人体にとって、例えば、口内刺激具による刺激具合、ベルトの締め具合、眼鏡の適合性、マウスピースの違和感、歯科治療中の傷み、麻酔の効き目の有無、歯科治療後の口腔内の違和感、予防注射の痛みにより受ける違和感や不快感、 匂いに対する不快感、快適感、音楽などの快適な音量、照明器具等による視覚のまぶしさ、下着の肌触り、靴の履きごこち等は、例え全く同じ材質や製品、装着物であったとしても、個々の人によって、異なった印象、感触、痛みの程度である等、千差万別であることが多い。 
このような個々の人の状況を他人が本人と同程度に理解して、解決することは困難である。
【００１０】
じっくり本人の主張を聞いてあげることが精一杯可能なことであった。
【００１１】
（２）口腔内に装着した治具が、違和感を生んだり、痛みが出たり、気になったりすることは、従来、装着後に、本人の訴えを通じて、知る方法以外、治具の効果の有無を客観的に判断することはできなかった。
【００１２】
ましてや、違和感や快適感、不快感を定量的に判断して、治具の調節を行うことはできなかった。そのために、すべては、装着された側の訴えと装着する側の熟練による手加減で行われてきた。
【００１３】
従来は、例えば心理学的にSD法で、１から５の5段階，あるいは、１から１０の１０段階で評価していたにすぎず、客観性に欠けていた。
【００１４】
NIRS（Near-infrared  Spectroscopy：近赤外分光法）を使っても、個人によって、変化の程度が異なったり、計測領域が一定しないという欠点があった。
【００１５】
（３）装着具の効果や異物感は、時間の経過によって、後から分かってくる場合もあった。このような場合は、数日後に、再び、装着具の装着を調節しなければならならず、面倒であった。
【００１６】
（４）同じタイプの装着具であっても、個人差があり、その都度、個人の申告を十分聞き分けて、それを判断して調節しなければならなかった。
【００１７】
このような場合には、必ずしも本人の訴えと、装着具との関係に対応関係があるとは限らなかった。このような場合には、訴えを聞きすぎて上手くいかないことも起こりえた。
【００１８】
（５）意図的に脳を賦活化と鎮静化させたりする口腔内装着器具は存在しなかった。もし結果的に、脳へ作用していたとしても、それは想像の域を得ないものであった。
【００１９】
（６）脳全体に与える作用ではなく、右脳と左脳への作用を分けたり、局所の脳区分用番地を効果的に、賦活したり、リラックスさせ、鎮静化させることができる器具はなかった。 
（７）口腔内に装着する器具や食べ物、ガム、マウスピース、歯ブラシ、歯茎マッサージなどの、脳区分用番地への作用との関連性が不明だったので、意図的に、効果的に、選択的に、脳の局所作用を、コントロールすることができなかった。
【００２０】
そのため、脳の生理的な機序に作用を及ぼす効果を持った器具の装着を精度よく作成できなかった。
【００２１】
（８）脳への活性化とリラックスを、脳区分用番地での低酸素化、高酸素化、あるいは、血流の増減、血液量の増減として捉えて、口腔内装着器具を使いこなすことで、脳区分用番地をコントールできる装具はなかった。
【００２２】
（９）脳リハビリテーションにおいては、脳の障害は、患者によって、障害されている脳区分用番地が多岐にわたっているにも関わらず、選択的に脳区分用番地を賦活化したり、鎮静化することができていなかった。そのために、脳区分用番地の選択性の乏しい脳リハビリになっていた。
【００２３】
従来例２には、次のような課題があった。
【００２４】
（１０）脳からの光計測を用いても、酸化型ヘモグロビンや還元型（脱酸化）ヘモグロビンの増加、減少という変化が得られるだけで、従来の光計測の解析では、特徴づけが曖昧であった。その結果、これらの変化が、モニタされたとしても、そのデータから即座に、感情の変化や、心理状態、ストレス状態、苦痛、リラックスなどを判断したりするまでには、ほど遠いものだった。
【００２５】
（１１）脳はいろいろな部位すなわち脳区分用番地が機能を分担しているが、脳波だけでは、脳の部位である脳区分用番地の機能特性を解析することは困難であった。また、アルファー波やシータ波の意味づけも困難であった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、脳の酸素交換状態を計測することにより、人体に与えられる刺激の適合性を客観的かつ的確に判定、評価及び表示することが可能な刺激適合性解析装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の刺激適合性解析装置は、刺激付与手段により人体に与えられる刺激の適合性を解析する刺激適合性解析装置において、
人体の脳の所定部位に光を照射する光照射手段と、
人体内から出射する光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段によって検出された光の光量を近赤外分光法における演算処理を施すことにより、酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれ濃度変化量を計測する算出手段と、
前記算出手段によって計測された結果を経時的に表示する表示手段と、
前記人体に刺激を与える前と後とで前記計測された酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれの濃度変化量に生じる変化に基づいて、前記刺激の人体に対する適合性を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に基づいて、前記刺激付与手段を評価する評価手段と、
を有することを特徴とするものである。
【００２７】
前記算出手段は、前記計測された酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれの濃度変化量の関係から導き出されるパラメータを算出し、前記判定手段は、前記算出されたパラメータの変化に基づいて、前記刺激の人体に対する適合性を判定するものでもよい。
前記表示手段は、前記酸化型ヘモグロビンの濃度変化量と還元型ヘモグロビンの濃度変化量との関係を示す第１の座標及び又は前記第１の座標を４５度傾けて変換して、酸素飽和度の変化量と総ヘモグロビンの濃度変化量との関係を示す第２の座標を含む酸素交換座標を表示するものでもよい。
前記表示手段は、前記酸素交換座標に、事象を４５度ごとに８等分して表示するとともに、原点から計測点に至る計測ベクトルを表示するものでもよい。
前記パラメータは、前記酸素交換座標において、原点から計測点に至る計測ベクトルと前記酸素飽和度の変化量の軸との間をなす角度で定義される酸素交換度（ｋ角）であってもよい。
前記パラメータは、原点から計測点に至る計測ベクトルの距離で定義される酸素交換量（Ｌ値）であってもよい。
前記判定手段は、前記人体に刺激を与える前と後とで前記計測ベクトルが位置する事象の変化に基づいて、前記刺激の人体に対する適合性を判定するものでもよい。
前記光照射手段は、複数の脳区分用番地の部位にそれぞれ光を照射し、前記光検出手段は、前記脳区分用番地の部位毎に出射する光を検出し、前記算出手段は、前記脳区分用番地の部位毎に、酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれ濃度変化量を計測し、前記脳区分用番地の部位毎に作成された計測ベクトルを加算、減算、積算又は除算した合成ベクトルを作成するベクトル合成手段を有し、前記表示手段は、前記作成された合成ベクトルを表示するものでもよい。
【００２８】
前記算出手段のベクトル合成手段は、左脳のぞれぞれの脳区分用番地の部位毎に作成された計測ベクトルを加算した左脳合成ベクトルと、右脳のぞれぞれの脳区分用番地の部位毎に作成された計測ベクトルを加算した右脳合成ベクトルとを作成するものでもよい。
前記算出手段のベクトル合成手段は、前記左脳合成ベクトルと前記右脳合成ベクトルとを加算又は減算した合成ベクトルを作成するものでもよい。
【００２９】
前記刺激付与手段は、視覚、嗅覚、味覚、聴覚、触覚、体性感覚、運動のいずれか又はそれらの組み合わせを通じて人体に刺激を与えるものでもよい。
前記刺激付与手段は、左右の脳を別々に刺激するために、片耳、片目を覆ったり、片方の鼻腔を閉じて、匂いをかいだりして  左右の眼球、鼻、耳、手、足、体幹、聴覚、触覚の左右どちらかのいずれか又はそれらの組み合わせを通じて人体に刺激を与えるものでもよい。
前記刺激付与手段は、特定の脳区分用番地の部位で、酸素消費量が増加したり、賦活化と鎮静化による脳活性の調整機能が働くように構成されているものでもよい。
前記刺激付与手段は、唇に装着する唇装着部と、前記唇装着部の基端に一体に設けられ、口蓋に装着する口蓋装着部とを有する口腔内装着器具であってもよい。
前記刺激付与手段は、人体の四肢を加圧して、左右の脳への刺激を調節する加圧装置であってもよい。
前記評価手段は、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記刺激付与手段を用いたトレーニングを行うためのトレーニング情報を作成するものでもよい。
【００３０】
本発明のプログラムは、刺激付与手段により人体に与えられる刺激の適合性を解析するプログラムにおいて、人体の脳の所定部位に光を照射し、人体内から出射する光を検出する光検出手段によって検出された光の光量を近赤外分光法における演算処理を施すことにより、酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれ濃度変化量を計測する処理と、前記計測された結果を表示部に経時的に表示する処理と、前記人体に刺激を与える前と後とで前記計測された酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれの濃度変化量に生じる変化に基づいて、前記刺激の人体に対する適合性を判定する処理と、前記判定結果に基づいて、前記刺激付与手段を評価する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
前記計測された酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれの濃度変化量の関係から導き出されるパラメータを算出する処理と、前記算出されたパラメータの変化に基づいて、前記刺激の人体に対する適合性を判定する処理とを、コンピュータに実行させるものでもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、次のような優れた効果を奏する。
（１）人間の脳は、酸素を消費して活動しており、消費した酸素は速やかに動脈から毛細血管へ供給している。本発明によれば、このような脳の酸素交換状態を計測することにより、従来個々の人の主観として捉えられていた人体に与えられる刺激の適合性を客観的かつ的確に判定、評価及び表示することが可能となる。
（２）口腔内装着器具や眼鏡、香水などによる種々の刺激を客観的かつ的確に理解、評価することができるので、個々の人にとって、より快適な感覚になるように、刺激付与手段の素材や形状を調整したり、選択したりすることが可能となる。
【００３２】
（３）口腔内装着具等の刺激付与手段を活用して、脳への負担を軽減させることができるので、脳のリラックスと賦活化をコントロールすることが可能となる。
（４）表示部に酸素交換座標及び計測ベクトルを表示することができるので、刺激に対する快不快、違和感の状態が、複数のチャンネル（計測点）であっても視覚的に一目で判断できるモニタリングを行うことにより、快感、不快感、違和感を定量的に、判定することが可能となる。
（５）装着治具の形や、装着部位による脳区分用番地への影響を知ることができるので、脳区分用番地を選択的に活性化させ、勉強など、注意をコントロールすることが可能となる。
【００３３】
（６）血球増加による血圧の増減と神経細胞の活動性の増減による酸素消費の増減が、酸素交換波動方程式によって、同一の式の中で数学的に調節されていることがわかり、
酸素交換座標の軌跡の表示法から、一目で血圧と神経細胞の活性状態を判定できる。
（７）酸素交換座標による象限解釈から細胞の活性と血圧の変化を計測ベクトルとして定量的に判定できる。
（８）複数の脳区分用番地における計測ベクトルの和、差、積、除を算出して合成することにより、刺激の適合性を総合的に判定できる。
【００３４】
（９）口腔内装着器具の形状や口腔内の装着刺激部位を変えて、脳区分用番地への作用を表示部によりリアルタイムで見ながら、適正な形状や装着部位を調整、選択することができる。  
（１０）右脳と左脳に別々に刺激を与えることで、左右の脳を区別してトレーニングできる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（刺激適合性解析装置の構成）
図１は、本発明の実施形態例に係る刺激適合性解析装置の構成を示すブロック図である。
【００３６】
本発明の実施形態例に係る刺激適合性解析装置は、近赤外分光法を利用して被験者の脳の酸素交換状態を計測することにより、人体に与えられる刺激の適合性を解析する装置である。
【００３７】
被験者の人体に刺激を与える刺激付与手段は、人間の五感である視覚、嗅覚、味覚、聴覚、触覚、や  体性感覚、運動のいずれか又はそれらの（任意の）組み合わせを通じて人体に刺激を与えるものである。
また、刺激付与手段は、特定の脳区分用番地の部位で、酸素消費量が増加したり、賦活化と鎮静化による脳活性の調整機能が働くように構成されているものが望ましい。
【００３８】
なお、ここで、刺激付与手段によって人体に刺激を与える場合とは、口内刺激具のように意図的に人体に刺激を与える場合に限らず、意図することなく、結果として人体に刺激を与えている場合も含まれる。本発明の実施形態例では、刺激付与手段の一例として口腔内装着器具Ｋが用いられる（図２参照）。
【００３９】
図１に示すように、本発明の実施形態例に係る刺激適合性解析装置Ａは、複数の頭部用プローブ１と、頭部用プローブ１によって検出された光情報を入力し、演算、制御又は記憶を行う本体２と、入力部３と、表示部４と、印刷部５と、通信部６とを有する。
【００４０】
各頭部用プローブ１は、人体の頭部の計測部位（組織）に光を照射する発光素子１ａ（発光ダイオード）と、計測部位からの透過光、反射光あるいは散乱光等、人体と相互作用した後の光を受光する受光素子１ｂ（フォトダイオード）とで構成されている。
【００４１】
本体２は、発光素子１ａの発光光量を調節する光量調節部７と、受光素子１ｂからの信号を増幅するゲイン制御可能な信号増幅部８と、信号増幅部８の出力を数値化するＡ／Ｄ変換部９と、各部の制御処理やＡ／Ｄ変換部９の出力に基づいて所定の演算処理を実行する制御部１０と、Ａ／Ｄ変換部９の出力、各部の制御用データあるいは演算結果等の記憶に使用される記憶部１１とを有する。
【００４２】
制御部１０は、頭部用プローブ１によって検出された光の光量を近赤外分光法における演算処理を施すことにより、酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれ濃度変化量を計測する算出部１２と、人体に刺激を与える前と後とで計測された酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれの濃度変化量に生じる変化に基づいて、刺激の人体に対する適合性を判定する判定部１３と、判定部１３による判定結果に基づいて、刺激付与手段を評価する評価部１４とを有する。
入力部３は、被験者のプロフィール情報や身体情報（例えば年齢、性別、身長、体重、利き手）等の各種データを入力するものであり、例えばキーボード、テンキー、マウス等である。
表示部４は、各種データを表示するディスプレイ等である。
印刷部５は、各種データを印刷するプリンタ等である。
通信部６は、インターネット（ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol／Internet Protocol）によるデータ転送網）やＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークと接続するための各種データの送受信を行うものであり、例えば、モデム、ターミナルアダプタ、ルータ、ＤＳＵ（Digital Service Unit)等である。
【００４３】
（口腔内装着器具）
図２(Ａ）〜（Ｄ）は、口腔内装着器具の一例を示す平面図である。
口腔内装着器具Ｋ（Ｋ１）は、例えばシリコン等の弾力性のある合成樹脂で作られており、図２(Ａ）に示すように、上唇に装着する上唇装着部１５と、上唇装着部１５の基端に一体に設けられ、口蓋に装着する口蓋装着部１６とを有し、前上歯を上唇装着部１５と口蓋装着部１６とで挟み込むように装着するものである。上唇装着部１５の先端には、左右に間隔を隔てた一対の突起部１５ａ，１５ｂが形成されている。
また、図２（Ｂ）に示すように、上唇装着部１５の一部及び口蓋装着部１６の一部をカットした口腔内装着器具Ｋ２を用いてもよい。
【００４４】
また、人体の上顎と下顎では、上顎は上顎骨に固定されているのに対して、下顎は意図的に噛んだり、閉めたりする働きがあり、口腔内装着器具Ｋの脳への作用が異なる。口腔内の右側と左側では、神経支配が分かれるので、脳への影響も異なる。
【００４５】
そこで、上唇装着部１５の左右の効果を区別するため、例えば左側突起部１５ｂをカットした口腔内装着器具Ｋ３（図２（Ｃ）参照）や右側突起部１５ａをカットした口腔内装着器具Ｋ４（図２（Ｄ）参照）を用いてもよい。
【００４６】
その他、前歯装着専用に形成された口腔内装着器具や奥歯装着専用に形成された口腔内装着器具等を用いてもよい。
【００４７】
（装着部位）
図３（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ口腔内装着器具Ｋ１〜Ｋ４を上顎Ｔ１の中央部（正中）の部位に装着した状態を概略的に示す説明図である。
【００４８】
図４（Ａ）は、口腔内装着器具Ｋ３を右上顎Ｔ１の奥の部位に装着した状態を概略的に示す説明図、（Ｂ）は、口腔内装着器具Ｋ４を左上顎Ｔ１の奥の部位に装着した状態を概略的に示す説明図、（Ｃ）は、口腔内装着器具Ｋ３を左下顎Ｔ２の奥の部位に装着した状態を概略的に示す説明図、（Ｄ）は、口腔内装着器具Ｋ４を右下顎Ｔ２の奥の部位に装着した状態を概略的に示す説明図である。
【００４９】
図５は、口腔内装着器具Ｋ１を下顎Ｔ２の中央部（正中）の部位に装着した状態を概略的に示す説明図である。
【００５０】
（計測部位）
図６は、脳を真上から見た２次元図に脳区分用番地を付した説明図、図７（Ａ）は左脳を前側から見た３次元図に脳区分用番地を付した説明図、（Ｂ）は右脳を前側から見た３次元図に脳区分用番地を付した説明図である。
【００５１】
脳の働きは、人体に刺激を与えたり、何か行動したり、課題を実行したり、安静にして睡眠をとることで、脳区分用番地にそれぞれ、神経活動の賦活化と鎮静化がおこる。 この脳区分用番地に関する発明について、本発明者及び本出願人の一人である加藤俊徳が既に出願している（特願２００６−１９４３５７号参照）。
【００５２】
ここで、脳区分用番地（本発明者かつ出願人は当該番地を脳番地（登録商標）と称している）とは、脳内において所定の機能及び役割に応じて、神経活動の変化に伴った酸素消費量の増加や賦活化と鎮静化による脳活性の調節機能が働くことを考慮した部位毎に区分して付与された番号である。
【００５３】
頭部用プローブ１の発光素子１ａにより光を照射する計測部位は、図７（Ａ）の枠に示されている脳区分用番地の部位であり、前頭葉のブロードマン６野、４野，１１野、１０野，４６野，４５野，４４野、６野に相当する。
【００５４】
脳区分用番地４番は、運動野で、それぞれの部位で体を動かす指令を出している。脳区分用番地６番は、運動前野とも呼ばれ、運動の計画、企画などに関係していると考えられている。脳区分用番地１０番は、思考に関係する領域である。
【００５５】
左脳の脳区分用番地４６番、４５番、４４番、６番は、言語に関係する領域であり、対側の脳区分用番地は、非言語の課題、例えば、図形操作などに関係する領域である。
特に、脳区分用番地１０，１１、９番地は、情動、感情、痛み、苦痛、喜怒哀楽の変化に敏感に変動する領域である。
【００５６】
従って、頭部用プローブ１は、前頭葉、特に脳区分用番地１０，１１、９番地を含むように複数設置するのが好ましい。
【００５７】
（酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンの濃度変化量の算出）
頭部用プローブ１の発光素子１ａは、波長７３０ｎｍの光を照射するものと、波長８５０ｎｍの光を照射するものの二種類が用意される。これらは、例えば列方向に交互に配置されるが、その他のパターンを検討するに当たっては、組織中での波長に依存する減衰を考慮して、受光光量をバランスよく計測できるような配置にすることが重要である。全ての発光素子１ａは、本体２の光量調節部７に接続されており、全体的にあるいはそれぞれ独立的に発光光量の調節が可能である。
【００５８】
一方、全ての受光素子１ｂは、本体２の信号増幅部に接続されており、それぞれの受光素子１ｂから出力される受光信号は信号増幅部８に出力され、ここで増幅される。そして、増幅された受光信号は、Ａ／Ｄ変換部９で数値化されて制御部１０に出力される。
【００５９】
制御部１０は、Ａ／Ｄ変換部７から入力されたデジタルデータをローパスフィルタにかけてノイズ除去処理を実行した後、この処理データ（以下、「受光光量」という）をタイムテーブル的に記憶部１１に記憶させる。
【００６０】
また、制御部１０は、得られた受光光量に基づき、以下に説明する演算処理を実行する。まず、波長７３０ｎｍの吸光度（Ｏ.Ｄ.730）を（式１）により、そして、波長８５０ｎｍの吸光度（Ｏ.Ｄ.850）を（式２）により算出すると共に、該算出結果をタイムテーブル的に記憶部１１に記憶させる。
【００６１】
Ｏ.Ｄ.730＝log10（Ｉ0 730/Ｉ730 ）  ・・・（式１）
Ｏ.Ｄ.850＝log10（Ｉ0850/Ｉ850）  ・・・（式２）
Ｉ0 730 ：波長７３０ｎｍの発光光量
Ｉ730 ：波長７３０ｎｍの受光光量
Ｉ0 850 ：波長８５０ｎｍの発光光量
Ｉ850 ：波長８５０ｎｍの受光光量
ここで、酸化型ヘモグロビンの濃度変化量と還元型ヘモグロビンの濃度変化量と吸光度変化量との間には、（式３），（式４）の関係があることが公知理論によりわかっている。
【００６２】
ΔＯ.Ｄ.730 ＝ａ1Δ［HbO2］＋ａ1’Δ［Hb］  ・・・（式３）
ΔＯ.Ｄ.850＝ａ2Δ［HbO2］＋ａ2’Δ［Hb］  ・・・（式４）
ΔＯ.Ｄ.730 ：波長７３０ｎｍの吸光度変化量
ΔＯ.Ｄ.850：波長８５０ｎｍの吸光度変化量
Δ［HbO2］ ：酸化型ヘモグロビンの濃度変化量
Δ［Hb］    ：還元型ヘモグロビンの濃度変化量
ａ1，ａ1’，ａ2，ａ2’  ：吸光度係数
従って、この公知の連立方程式から、（式５），（式６）が求められる。
【００６３】
Δ［HbO2］＝ａ｛ΔＯ.Ｄ.730−（ａ1’/ａ2’）ΔＯ.Ｄ.850｝・・・（式５）
Δ［Hb］ ＝ａ（ａ2  /ａ2’）｛（ａ1  /ａ2  ）ΔＯ.Ｄ.850−ΔＯ.Ｄ.730 ｝・・・（式６）
ａ＝ａ2’/（ａ1ａ2’−ａ1’ａ2  ）≒１（１あるいはその近傍値）
【００６４】
そこで、波長７３０ｎｍの吸光度変化量（ΔＯ.Ｄ.730）及び波長８５０ｎｍの吸光度変化量（ΔＯ.Ｄ.850）を求めた上で、酸化型ヘモグロビンの濃度変化量（Δ［HbO2 ］）を（式５）により、そして、還元型ヘモグロビンの濃度変化量（Δ［Hb］）を（式６）により算出すると共に、該算出結果をタイムテーブル的に記憶部１１に記憶させる。
なお、総ヘモグロビンの濃度変化量（Δ［total-Hb］）は、（式７）で表される。
【００６５】
Δ［total-Hb］＝Δ［HbO2］＋Δ［Hb］  ・・・（式７）
また、酸素飽和度の濃度変化量（Δ[ScO2]）は、（式８）で表される。
【００６６】
Δ[ScO2]＝Δ［HbO2］−Δ［Hb］  ・・・（式８）
【００６７】
（酸素交換直交ベクトルと酸素交換行列について）
図８（Ａ）及び（Ｂ）は、酸素交換直交ベクトルと酸素交換行列の定義を示す説明図である。
反磁性体の酸化型ヘモグロビンと常磁性体の還元型（脱酸化）ヘモグロビンは、磁性体としての物理的性質が異なる。この２つのヘモグロビンは酸素分子との結合の有無で、磁性が変化するために波動性も変化する。総ヘモグロビンは、酸化型ヘモグロビンと還元型ヘモグロビンの加算によって与えられる。
総ヘモグロビン(tHb)の変化をベクトルとして扱うと酸化型ヘモグロビンの変化と還元型ヘモグロビンの変化のベクトル成分によって表される。酸化型ヘモグロビンベクトル[HbO2]と還元型ヘモグロビンベクトル[Hb]は、直交ベクトルとして見なすことができる。
総ヘモグロビンベクトルに直交するベクトルは、酸素飽和度ベクトル[ScO2]で、[HbO2]ベクトルから [Hb]ベクトルの引き算で表される（図８（Ａ）参照）。
【００６８】
図８（Ａ）に示す関係から、[HbO2]ベクトルと[Hb]ベクトルは直交ベクトルでかつ列ベクトルをなしていることがわかる。 [tHb]ベクトルと[ScO2]ベクトルは直交ベクトルでかつ列ベクトルをなしている（図８（Ｂ）参照）。
【００６９】
[ScO2]、 [tHb]、 ［Hb]、[HbO2]の４つの軸からなるベクトルは、それぞれ、正負の値をとるので、正負のベクトルを分けることにより、８つの酸素交換直交ベクトルの組み合わせで、酸素交換平面上の座標（この明細書では、酸素交換座標という）を決めることができる。
【００７０】
（酸素交換座標について）
図９は、酸素交換座標を説明するための説明図である。
図９に示すように、酸素交換座標は、Ｘ軸（横軸）を酸化型ヘモグロビンの変化量Δ［HbO2 ］、Ｙ軸（縦軸）を還元型ヘモグロビンの変化量Δ［Hb］とした第１の極座標（直交座標）と、第１の極座標を４５度回転させて、Ｘ’軸（ΔＳｃ０2軸）を毛細血管中の酸素飽和度の変化量  [ScO2]、Ｙ’軸（ΔｔＨｂ軸）を総ヘモグロビンの濃度変化量[tHb]とした第２の極座標（直交座標）とからなる。なお、上記の２次元座標に時間軸を加えて３次元座標に表示してもよい。
【００７１】
また、図９に示すように、上記の酸素交換座標において、事象を４５度ごとに８等分することができる（象限I〜象限VIII）。
【００７２】
ここで、ベクトルの方向が、象限Ｉと象限VIIIを分ける[ScO2] ＞０のとき、細胞内で酸素代謝が低下し、供給された酸素に比べて、消費量が少なく、毛細血管内の酸素濃度が増加している状態で、計測部位の脳区分用番地の細胞活性が低下、減少と判断される。
【００７３】
一方、ベクトルの方向が、象限IVと象限Vを分ける[ScO2] ＜０のとき、細胞内で酸素代謝が亢進し、供給された酸素に比べて、消費量が多く、毛細血管内の酸素濃度が低下している状態で、計測部位の脳区分用番地の細胞活性が亢進、増加、減少と判断される。
【００７４】
ベクトルの方向が、象限IIと象限IIIを分ける[tHb] ＞０のとき、細胞活性のレベルには変化がないが、毛細血管内に赤血球が増加している状態で、計測部位の脳区分用番地の局所血圧が上昇し、ストレス（緊張）状態と判断される。
【００７５】
一方、ベクトルの方向が、象限VIと象限VIIを分ける[tHb] ＜０のとき、細胞活性のレベルには変化がないが、毛細血管内に赤血球が現象している状態で、計測部位の脳区分用番地の局所血圧が下降し、リラックス状態と判断される。
【００７６】
このように、[ScO2]と[tHb]の正負４つのベクトル方向の組み合わせによって、象限Iから象限VIIIの８つの象限のそれぞれの意味、すなわち、象限効果が、以下のように定義される。
【００７７】
象限Iは、細胞活性減少量＞血圧増加量＞０という関係が成り立つ。
【００７８】
象限IIは、血圧増加量＞細胞活性減少量＞０という関係が成り立つ。
【００７９】
象限IIIは、血圧増加量＞細胞活性増加量＞０という関係が成り立つ。
【００８０】
象限IVは、細胞活性増加量＞血圧増加量＞０という関係が成り立つ。
【００８１】
象限Vは、細胞活性増加量＞血圧減少量＞０という関係が成り立つ。
【００８２】
象限VIは、血圧減少量＞細胞活性増加量＞０という関係が成り立つ。
【００８３】
象限VIIは、血圧減少量＞細胞活性減少量＞０という関係が成り立つ。
【００８４】
象限VIIIは、細胞活性減少量＞地血圧減少量＞０という関係が成り立つ。
このように、酸素交換座標の象限は、脳細胞の活動が、酸素消費、酸素供給、局所脳血圧の増減によって調節されている現象を即座に判定するための基準とすることができる。これによって、判定部１３は、人体に刺激を与える前と後とで、計測点が位置する事象の変化に基づいて、刺激の人体に対する適合性を客観的かつ的確に判定することが可能となる。
【００８５】
図１０〜図１３は、それぞれの象限変化に対応して、[Hb]と［HbO2］の時系列データと[ScO2] と [tHb]の時系列データとの互換性を示す説明図である。
図１０〜図１３からわかるように、[Hb]と［HbO2］の時系列データと[ScO2] と [tHb]の各時系列データは、一見して、８つの象限上の変動として置き換えることができる。
【００８６】
図１４は毛細血管内血球変動と神経細胞の活動を説明するための模式図である。図１４に示すように、毛細血管の任意点0では、実際の生体構造においても[tHb]ベクトルの増減方向に直交した方向に酸素分子の移動が行われている。すなわち、血球の進行方向に９０度の方向に酸素交換を行う。したがって、酸素交換を表す[ScO2]ベクトルと[tHb]ベクトルは直交関係にある。
【００８７】
血液速度が増加すると赤血球が増加し、毛細血管内血圧が増加して、[tHb]ベクトルが正となる。血液速度が減少すると赤血球が減少し、毛細血管内血圧が減少して、[tHb]ベクトルが負となる。
【００８８】
神経細胞活動が増加すると、毛細血管から細胞への酸素移動ベクトルが生じたことになる。逆に、神経細胞活動が低下すると、酸素は細胞に取り込まれずに静脈側に向かって、素通りベクトルが生ずる。
【００８９】
このように、血球増加による血圧の増減と神経細胞の活動性の増減による酸素消費の増減が、酸素交換波動方程式によって、同一の式の中で数学的に調節されていることがわかり、酸素交換座標上の軌跡の表示から、一目で血圧と神経細胞の活性状態が判定できる。
【００９０】
（パラメータの算出）
算出部１２は、計測された酸化型ヘモグロビン及び還元型ヘモグロビンのそれぞれの濃度変化量の関係から導き出されるパラメータを算出することができる。
判定部１３は、算出部１２によって、算出されたパラメータの変化に基づいて、刺激の人体に対する適合性を判定することができる。
【００９１】
パラメータは、例えば本発明者及び本出願人の一人である加藤俊徳によって提案された生体機能診断装置で用いられる酸素交換度（ｋ角）や酸素交換量（Ｌ値）等が用いられる（特許文献８及び特許文献９参照）。
なお、これ以外のパラメータを用いることも可能である。
図１５は、酸素交換度（ｋ角）及び酸素交換量（Ｌ値）を説明するための説明図である。
【００９２】
（酸素交換度（ｋ角）について）
図１５に示すように、酸素交換度（ｋ角）とは、酸化型Ｈｂの変化量をＸ軸、還元型Ｈｂの変化量をＹ軸にした直交座標を、原点を中心して４５度右回りに回転させて、酸素飽和度の変化量をＸ’軸、総Ｈｂの変化量をＹ’軸、にした極座標において、計測上の原点から計測点に至る計測ベクトルＡ１と前記Ｘ’軸との間をなす角度をいう。
図１６は、毛細血管及び静脈と酸素交換度との関係を概略的に示すグラフである。図１６に示すように、毛細血管は酸素交換度（ｋ角）が高く、静脈はｋ角が低いので、ｋ角の高い毛細血管優位のデータを抽出することができる。
【００９３】
酸素交換座標上における素通りベクトルを酸素交換度０, 酸素移動ベクトルを酸素交換度πあるいは−πと定義できる。 [ScO2]ベクトルに赤血球の増減がかかわる度合いによって、酸素交換度の値がアナログな値をとりうる。
動脈内と静脈内では酸素交換が起こらないので、酸素交換度は０である。酸素交換度の変動は、毛細血管内の酸素交換を精度よく計測することになる。
【００９４】
（酸素交換量（Ｌ値、スカラー）について）
図１５に示すように、酸素交換量（Ｌ値）とは、計測上の原点から計測点に至る計測ベクトルＡ１の距離をいう。
【００９５】
Ｌ値の大きさは、象限における効果の強さを表す。特定の刺激が与えられないとき、酸素交換量Ｌ値は小さい。
【００９６】
波動関数Ψにおける波動振幅を表すＬ値は、[HbO2]ベクトルと[Hb]ベクトルから成るスカラーとしても表記される。あるいは、[tHb]ベクトルと[ScO2]ベクトルから成るスカラーとして表記される。脳への刺激開始からの時間に依存して、毛細血管相で高酸素交換度を示す場合には、ヘモグロビン交換量の増大は、強いFORCE(フォース)効果を意味する。反対に低酸素交換度で、ヘモグロビン交換量の増大は、Watering（ウォータリング）効果を示す（FORCE効果及びWatering効果についての説明は特許文献８及び特許文献９参照）。
【００９７】
（Ｌ値を用いた判定の実例）
図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、判定部１３がＬ値を用いて、口腔内装着器具Ｋによる刺激の人体に対する適合性を判定する場合について説明するためのグラフである。
算出部１２では、図１７（Ａ）に示す安静時における平均Ｌ値（Ｌ0値）と、図１７（Ｂ）及び（Ｃ）に示す装着中の平均Ｌ値（Ｌａ値）から装着・挿入影響値ＨＥ比（ＨＥ比＝Ｌａ/Ｌ0）を算出する。
【００９８】
判定部１３では、算出されたＨＥ比≧１の場合には、挿入装着効果が大きいと判定し（図１７（Ｃ）参照）、ＨＥ比＜１の場合には、挿入装着効果が小さいと判定する（図１７（Ｂ）参照）。
【００９９】
違和感を感じないレベルに設定したい場合は、ＨＥ比が１以下になるように調節する。
このように、判定部１３では、算出されたＬ値を用いて安静時の状態と装着時の状態とを定量的に比較することにより、治具の装着の有無、前頭葉系脳区分用番地への作用、効果を判定することができる。
【０１００】
図１８〜図２０（Ａ）は、口腔内装着器具Ｋを装着前、装着中のＨｂ変化の時系列変化を示すグラフであり、図１８〜図２０（Ｂ）はそれに対応して酸素交換座標に表示したグラフである。なお、図１８〜図２０（Ａ）のグラフでは、口腔内装着器具Ｋの装着後２００秒までの時系列変化を経時的に表示している。
【０１０１】
図１８では、安静時の変化は○で囲まれた範囲で変動し、揺らいでいるが、装着しても、この○の範囲を逸脱せずに、○内にととまっており、「無反応タイプ」のパターンである。
【０１０２】
このパターンの被験者に対して、判定部１３は、装着により違和感がなく自然な状態で装着されているものと判定する。
【０１０３】
また、もし、強い痛み刺激を加えてもこのパターンが認められれば、痛みの影響が該当する脳区分用番地には影響しないことを示している。
図１９では、装着による変化は、Ｌ値が大きく、象限VII、VIIIへの移動が認められており、「リラックス反応タイプ」のパターンである。
このパターンの被験者に対して、判定部１３は、心地よくリラックスした状態に移行しているものと判定する。
【０１０４】
図２０では、装着による変化は、Ｌ値が大きく、象限II、IIIへの移動が認められており、「緊張反応タイプ」のパターンである。
【０１０５】
このパターンの被験者に対して、判定部１３は、痛みがあったり、不快感があるものと判定する。
【０１０６】
そのほか、判定部１３は、Ｋ角が大きくなるにしたがって、脳区分用番地の活性化が増加したことも判定できる。
【０１０７】
このように、上記３つの反応タイプについて、酸素交換座標を利用することで、容易に判定できるため、表示部４に表示された酸素交換座標上の動きを見ながら、リラックス度や緊張度を最適にするように刺激付与手段（例えば口腔内装着器具Ｋ）を調整することができる。
【０１０８】
また、判定部１３は、被験者が刺激付与手段による刺激に慣れているか否かについても、図１８に示す無反応パターンに移行することを確認することにより、即座に判定できる。
【０１０９】
（酸素交換座標及び計測ベクトルの表示）
図２１（Ａ）〜（Ｃ）は、複数の脳区分用番地での計測結果を酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例であり、（Ｄ）は、（Ａ）〜（Ｃ）の計測ベクトルを加算した合成ベクトルを表示した例である。
【０１１０】
算出部１２は、脳区分用番地の部位毎に作成された複数の計測ベクトルを加算、減算、積算又は除算した合成ベクトルを作成する合成ベクトル作成手段を有し、表示部４は、作成された合成ベクトルを表示することができる。
【０１１１】
複数の計測部位で、異なった反応が起こったとしても、計測ベクトルを加算した合成（総和）ベクトルを用いることで、脳全体の動向を即坐に判定できる。
【０１１２】
すなわち、複数の脳区分用番地が異なった脳反応をしながら、お互いに連動し合っているので、個別の脳区分用番地の評価だけでは、不十分の場合がある。
【０１１３】
そこで、複数の脳区分用番地が異なった脳反応をしながら、お互いに連動し合っている大脳生理現象を、統合的に評価する方法として、複数の脳区分用番地の計測ベクトルの総和がどの象限を示すかで判定することができる。
【０１１４】
例えば、９番地から１１番地のベクトルの総和が、象限IVや象限Vを示せば、全体として、酸素消費量が増大し、細胞活性が盛んであることがわかる。
【０１１５】
一方、象限VIIや象限VIIIを示せば、部分的に細胞活性があったとしても、全体として、リラックスした細胞活性低下状態であることがわかる。あるいは、全体としてリラックスした細胞活性低下状態でありながら、一部の脳区分用番地は、細胞活性状態にあったと判断できる。
【０１１６】
図２２（Ａ）は左脳の複数の脳区分用番地での計測結果を酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例であり、（Ｂ）は右脳の複数の脳区分用番地での計測結果を酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例であり、（Ｃ）は、（Ａ）の計測ベクトルを加算した合成ベクトルを表示した例であり、（Ｄ）は（Ｃ）の計測ベクトルを加算した合成ベクトルを表示した例である。
【０１１７】
図２（Ｃ）及び（Ｄ）のように、左右非対称な口腔内装着器具Ｋ３，Ｋ４をそれぞれ被験者の口内に挿入した場合、脳の左右では、図２２（Ｃ）及び（Ｄ）のように、合成ベクトルが異なった方向を示しており、異なった作用を引き起こしていることがわかる。このように、左右の脳区分用番地ごとに、合成ベクトルを表示することで、左脳と右脳への作用が異なっていることが判定できる。
【０１１８】
すなわち、人間の脳は、右脳と左脳に分かれており、左脳の機能は、主に言語系機能を担当し、右脳の機能は、主に非言語系機能を担当していると考えられている。
【０１１９】
右脳、左脳の脳区分用番地のベクトルをそれぞれ総和することによって、右脳と左脳の脳活動状態を比較することが容易にできる。
【０１２０】
例えば、図２２では、それぞれで、総和しなければ、どの象限が優位なのかを判定することができない（図２２（Ａ）及び（Ｂ）参照）。しかし、総和することで、左脳は、象限II（図２２（Ｃ）参照）、右脳は象限VIIIと判定される（図２２（Ｄ）参照）ので、左脳と右脳での脳活動の状態がまったく異なっていたことがわかる。すなわち、判定部１３は、左脳の血圧が亢進している一方で、右脳は、細胞活動が低下しゆったりした状態であると判定する。
【０１２１】
図２３（Ａ）は左脳の複数の脳区分用番地での計測ベクトルを加算した合成ベクトルを表示した例であり、（Ｂ）は右脳の複数の脳区分用番地での計測ベクトルを加算した合成ベクトルを表示した例であり、（Ｃ）は（Ａ）の合成ベクトルと（Ｂ）の合成ベクトルを加算したベクトルを表示した例であり、（Ｄ）は（Ａ）の合成ベクトルから（Ｂ）の合成ベクトルを減算したベクトルを表示した例である。
【０１２２】
左右の脳の番地の総和や差をとることで、脳全体の動向あるいは、左右の脳への作用の相違を判定できる。
すなわち、右脳、左脳の脳区分用番地のベクトルの総和を取ることで、脳全体の状態判定が可能になる。
【０１２３】
例えば、図２３（Ｃ）に示すように、右脳と左脳のベクトルの総和は、象限Iを示した。
このことから、細胞内で酸素代謝が低下し、供給された酸素に比べて、消費量が少なく、毛細血管内の酸素濃度が増加している状態で、計測部位の脳区分用番地の細胞活性が低下、減少と判定される。
【０１２４】
一方、右脳、左脳の脳区分用番地のベクトル差を取ることで、左脳と右脳の比較が、ベクトル量と象限によって定量的に判定される。例えば、図２３（Ｄ）に示すように、右脳、左脳の脳区分陽番地のベクトル差は、象限VIIを示している。象限VIIは、脳区分用番地血圧減少量＞脳区分用番地細胞活性減少量＞０という関係が成り立っているので、左脳と右脳では、細胞活性の差よりも脳区分用番地の血圧差が非常に強いことが判定できる。
【０１２５】
図２４（Ａ）は、被験者が口腔内装着器具Ｋを装着して調整する前に計測された酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例であり、（Ｂ）は調整した後に計測された酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例である。
【０１２６】
図２４（Ａ）に示すように、被験者が口腔内装着器具Ｋを装着して痛みがあったため、計測ベクトルは象限IIを示していたが、形状や材質等を調整することにより、図２０（Ｂ）に示すように、Ｌ値とＫ角が減少し、象限VIIIに移動したことがわかる。
【０１２７】
このように、表示部４で酸素交換座標の計測ベクトルの軌跡の移動を見ながら、個々の被験者に対して最適な刺激を与えるように、治具の調整をリアルタイムで行うことが可能である。
【０１２８】
図２５（Ａ）は、被験者が口腔内装着器具Ｋを装着することなく７ｋｇのダンベルを持ち上げた時に計測された酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例であり、（Ｂ）は、被験者が口腔内装着器具Ｋを装着した後に７ｋｇのダンベルを持ち上げた時に計測された酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例であり、（Ｃ）は（Ａ）の計測ベクトルと（Ｂ）の計測ベクトルの差を示すベクトルを表示した例である。
図２５（Ａ）に示すように、口腔内装着器具Ｋの装着無しでのダンベル運動では、象限IIIを示していた。
【０１２９】
しかし、口腔内装着器具Ｋの装着によって、図２５（Ｂ）に示すように、Ｌ値、ｋ角は減少し、象限IIに移動したことがわかる。
【０１３０】
図２５（Ｃ）に示すように、口腔内装着器具Ｋの装着の前後での計測ベクトルの差を算出すると、象限VIIを示し、口腔内装着器具Ｋによって、脳への負担が軽減され、リラックスした状態を作り出せたことがわかる。
【０１３１】
その他、本発明によれば、口内刺激具、マウスピース、入れ歯、歯ブラシ等の口内装着挿入物、コンタクトレンズ、眼鏡、靴、下着、ベルト、運動具等の人体装着物、注射、麻酔、ガム、香水（アロマオイル）、匂い、音楽、照明器具等のような刺激付与手段により、人間の五感である視覚、嗅覚、味覚、聴覚、触覚、体性感覚、運動のいずれか又はそれらの組み合わせを通じて人体に与えられる種々の刺激の適合性を判定、表示することができる。
【０１３２】
（評価部について）
評価部１４は、判定部１３による刺激の適合性の判定結果に基づいて、刺激付与手段が最適なものなのか、形状や材質を調整した方がよいのか、別の刺激付与手段に変更した方がよいのか等の評価情報を作成し、表示部４に表示させることができる。
【０１３３】
評価部１４は又、判定部１３による刺激の適合性の判定結果に基づいて、刺激付与手段を用いたトレーニングを行うためのトレーニング情報を作成し、表示部４に表示させることができる。トレーニング情報は、例えば口腔内装着器具Ｋを用いてトレーニングを行うための具体的な方法やスケジュール等のアドバイス情報等である。
【０１３４】
（口腔内装着器具を用いたトレーニングの効果）
本発明の刺激適合性解析装置による解析結果のもとで、刺激付与手段としての口腔内装着器具Ｋを用いてトレーニングを行うことにより、次のような効果を奏する。
（１）安静時に使用する効果と活動時に使用する効果を認識できる。
（２）安静時、眠い時やだるいとき、前葉前野へ新鮮な血液を増加させることで、気力を回復させることができる。勉強や仕事を始めるまえに、超前頭野を集中的に使う準備運動として、思考ではなく、口腔内装着具で予備的に賦活化させることができる。
【０１３５】
（３）使いすぎて疲れた脳区分用番地を鎮静化させることができる。
（４）脳梗塞や前頭葉ボケ、失語症などで、脳代謝の低下している脳区分番地を選択的に刺激して訓練できる会話をしなくとも、言語系脳区分用番地を賦活化して、脳区分用番地のリハビリを促進することができる。
【０１３６】
（５）脳梗塞の患者では、右脳の障害、左脳の障害など、脳区分用番地ごとに障害が異なるので、口腔内装着器具Ｋの形状を選択して、適切に目的とする脳区分用番地の部位に作用させることができる。
（６）活動時、重い荷物を持つとき、運動系脳区分用番地での酸素消費付加を減らすことができるので、運動系番地での省エネになる。結果的に、装着をしていないときに比べて、脳が疲れにくい。手足の動きの可動性を良好にすることができる。
（７）体幹のバランスや位置関係に関する部位を刺激することができる。
（８）思考したり、緊張したりすると、結果的の前頭葉の血流、血液量が増加しやすくなるが、口腔内装着器具Ｋを用いることによって、脳区分用番地の鎮静化を行い、脳の負担を緩和することができる。
すなわち、脳への酸素負荷をへらして、体が動きやすくなる、より重いものが持てる、脳の回復効果を早める等の効果を奏する。
【０１３７】
（プログラム）
図２６は、本発明の他の実施形態例の構成を示すブロック図である。図２６に示すように、本発明の他の実施形態例は、本発明の実施形態例に係る刺激適合性解析装置Ａを制御し、上記説明された刺激適合性解析装置Ａの行う処理をコンピュータに実行させるプログラム１７に関する。このプログラム１７は、磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等の記録媒体に記録されていてもよく、通信ネットワークを介してダウンロードされるものでもよい。
【０１３８】
（加圧装置）
図２７（Ａ）は、本発明の実施形態例に係る刺激適合性解析装置と脳に刺激を加えるための加圧装置とが接続されている例を示すブロック図、（Ｂ）は、加圧装置により右腕を加圧した場合の各チャンネル（数字がチャンネルを示す）毎の各Hbの変化量を計測した結果を示すグラフである。
【０１３９】
図２７（Ａ）に示すように、脳に刺激を加えるための刺激付与手段としての加圧装置１８と本発明の実施形態例に係る刺激適合性解析装置Ａとを接続して構成してもよい。加圧装置１８は、人体の四肢を加圧して、左右の脳への刺激を調節する装置であり、例えば腕に血圧計に類似したマンシェットを巻き加圧するものである。
【０１４０】
加圧装置１８で腕の筋肉を圧迫することにより、腕と反対側の脳に低酸素化にすることができる。すなわち、末梢神経からの圧迫圧をコントロールして、中枢に生ずるFORCE効果の有無や程度を表示して、脳血管状態の機能判定を行うことができる。
例えば、図２７（Ｂ）は、加圧装置により右腕を加圧した場合の各チャンネル（数字がチャンネルを示す）毎の各Hbの変化量を計測した結果を示すグラフである。
図２７（Ｂ）に示すように、左脳に低酸素化が生じていることがわかる。
【０１４１】
（本発明の効果）
本発明に係る刺激適合性解析装置Ａ及びプログラム１７によれば、次のような効果を奏する。
（１）口腔内に装着した治具等の刺激により、違和感を生んだり、痛みが出たり、気になったりする効果の有無を客観的かつ的確に判定することができる。
さらに、違和感や快適感、不快感を定量的に判定して、治具の調節や選択を行うことができる。それによって、装着された側と装着する側は、共通の定量基準で、判定することができる。
【０１４２】
（２）同じタイプ装着具であっても、個人差をその人の脳情報から判断して、使用することができる。
【０１４３】
（３）脳を賦活化と鎮静化させたりする刺激付与手段を提供できる。
（４）前頭葉の左右に装着することで、さらに、脳全体に与える作用ではなく、局所の脳区分用番地を効果的に、賦活したり、リラックスさせ、鎮静化させることができる器具の調整が可能である。
（５）口腔内に装着する器具や食べ物、ガム、マウスピース、歯ブラシ、歯茎マッサージ等の製品を、脳の局所作用から、目的に応じて、意図的に、効果的に、選択することができる。
【０１４４】
（６）脳の生理的な機序に作用を及ぼす効果を持った器具の装着を精度よく作成できる。
（７）脳区分用番地での低酸素化、高酸素化、あるいは、血流の増減、血液量の増減から脳への活性化とリラックスをコントールできる口腔内装着器具Ｋ等の刺激付与手段を提供できる。
（８）脳リハビリテーションにおいては、口腔内装着器具Ｋ等の刺激付与手段によって選択的に脳区分用番地を賦活化したり、鎮静化することができる。
【０１４５】
脳梗塞の病巣となった脳区分用番地は、脳組織が破壊されているが、その周囲の脳区分用番地では、血液の環流が十分でないので、口腔内装着器具Ｋ等の刺激付与手段を通じて、脳梗塞周囲の脳区分用番地を刺激することができる。
【０１４６】
言語機能は、9割近い確率で、人の左脳に局在していることが報告されている。
【０１４７】
脳梗塞によって、必ずしも左脳が障害されるわけではない。その場合、対側の右脳の持つ機能回復訓練を口腔内装着器具Ｋ等の刺激付与手段によって、適切に促すことができる。
（９）表示部により、脳の左右の影響をモニタしながら、口腔内装着器具Ｋ等の刺激付与手段を調節できる。
（１０）複数のチャンネルで同時に計測した場合、どのチャンネルの値が有効かを選択して判断できると同時に、計測部位全体の動向も同時に把握することができる。
（１１）脳区分用番地の部位を計測し、使用時間を変えることで、脳への作用時間を変えることができる。また、賦活化の時間と休息時間のコントロールが可能になる。
【０１４８】
本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明は、例えば口腔内装着器具、口内刺激具、マウスピース、入れ歯、歯ブラシ等の口内装着挿入物、コンタクトレンズ、眼鏡、靴、下着、ベルト、運動具等の人体装着物、注射、麻酔、ガム、香水（アロマオイル）、匂い、音楽、照明器具等の種々の刺激付与手段によって与えられる人体への刺激の適合性を判定・評価及び表示するために用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の実施形態例に係る刺激適合性解析装置の構成を示すブロック図である。
【図２】(Ａ）〜（Ｄ）は、口腔内装着器具の一例を示す平面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ口腔内装着器具Ｋ１〜Ｋ４を上顎の中央部（正中）の部位に装着した状態を概略的に示す説明図である。
【図４】（Ａ）は、口腔内装着器具Ｋ３を右上顎の奥の部位に装着した状態を概略的に示す説明図、（Ｂ）は、口腔内装着器具Ｋ４を左上顎の奥の部位に装着した状態を概略的に示す説明図、（Ｃ）は、口腔内装着器具Ｋ３を左下顎の奥の部位に装着した状態を概略的に示す説明図、（Ｄ）は、口腔内装着器具Ｋ４を右下顎の奥の部位に装着した状態を概略的に示す説明図である。
【図５】口腔内装着器具Ｋ１を下顎の中央部（正中）の部位に装着した状態を概略的に示す説明図である。
【図６】脳を真上から見た２次元図に脳区分用番地を付した説明図である。
【図７】（Ａ）は左脳を前側から見た３次元図に脳区分用番地を付した説明図、（Ｂ）は右脳を前側から見た３次元図に脳区分用番地を付した説明図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、酸素交換直交ベクトルと酸素交換行列の定義を示す説明図である。
【図９】酸素交換座標を説明するための説明図である。
【図１０】それぞれの象限変化に対応して、[Hb]と［HbO2］の時系列データと[ScO2] と [tHb]の時系列データとの互換性を示す説明図である。
【図１１】それぞれの象限変化に対応して、[Hb]と［HbO2］の時系列データと[ScO2] と [tHb]の時系列データとの互換性を示す説明図である。
【図１２】それぞれの象限変化に対応して、[Hb]と［HbO2］の時系列データと[ScO2] と [tHb]の時系列データとの互換性を示す説明図である。
【図１３】それぞれの象限変化に対応して、[Hb]と［HbO2］の時系列データと[ScO2] と [tHb]の時系列データとの互換性を示す説明図である。
【図１４】毛細血管内血球変動と神経細胞の活動を説明するための模式図である。
【図１５】酸素交換度（ｋ角）及び酸素交換量（Ｌ値）を説明するための説明図である。
【図１６】毛細血管及び静脈と酸素交換度との関係を概略的に示すグラフである。
【図１７】（Ａ）〜（Ｃ）は、判定部１３がＬ値を用いて、口腔内装着器具Ｋによる刺激の人体に対する適合性を判定する場合について説明するためのグラフである。
【図１８】（Ａ）は、口腔内装着器具Ｋを装着前、装着中のＨｂ変化の時系列変化を示すグラフであり、（Ｂ）はそれに対応して酸素交換座標に表示したグラフである。
【図１９】（Ａ）は、口腔内装着器具Ｋを装着前、装着中のＨｂ変化の時系列変化を示すグラフであり、（Ｂ）はそれに対応して酸素交換座標に表示したグラフである。
【図２０】（Ａ）は、口腔内装着器具Ｋを装着前、装着中のＨｂ変化の時系列変化を示すグラフであり、（Ｂ）はそれに対応して酸素交換座標に表示したグラフである。
【図２１】（Ａ）〜（Ｃ）は、複数の脳区分用番地での計測結果を酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例であり、（Ｄ）は、（Ａ）〜（Ｃ）の計測ベクトルを加算した合成ベクトルを表示した例である。
【図２２】（Ａ）は左脳の複数の脳区分用番地での計測結果を酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例であり、（Ｂ）は右脳の複数の脳区分用番地での計測結果を酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例であり、（Ｃ）は、（Ａ）の計測ベクトルを加算した合成ベクトルを表示した例であり、（Ｄ）は（Ｃ）の計測ベクトルを加算した合成ベクトルを表示した例である。
【図２３】（Ａ）は左脳の複数の脳区分用番地での計測ベクトルを加算した合成ベクトルを表示した例であり、（Ｂ）は右脳の複数の脳区分用番地での計測ベクトルを加算した合成ベクトルを表示した例であり、（Ｃ）は（Ａ）の合成ベクトルと（Ｂ）の合成ベクトルを加算したベクトルを表示した例であり、（Ｄ）は（Ａ）の合成ベクトルと（Ｂ）の合成ベクトルを減算したベクトルを表示した例である。
【図２４】（Ａ）は、被験者が口腔内装着器具Ｋを装着して調整する前に計測された酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例であり、（Ｂ）は調整した後に計測された酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例である。
【図２５】（Ａ）は、被験者が口腔内装着器具Ｋを装着することなく７ｋｇのダンベルを持ち上げた時に計測された酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例であり、（Ｂ）は、被験者が口腔内装着器具Ｋを装着した後に７ｋｇのダンベルを持ち上げた時に計測された酸素交換座標及び計測ベクトルで表示した例であり、（Ｃ）は（Ａ）の計測ベクトルと（Ｂ）の計測ベクトルの差を示すベクトルを表示した例である。
【図２６】本発明の他の実施形態例の構成を示すブロック図である。
【図２７】（Ａ）は、本発明の実施形態例に係る刺激適合性解析装置と脳に刺激を加えるための加圧装置とが接続されている例を示すブロック図、（Ｂ）は、加圧装置により右腕を加圧した場合の各チャンネル（数字がチャンネルを示す）毎の各Hbの変化量を計測した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５１】
Ａ：刺激適合性解析装置
Ｋ：口腔内装着器具
１：頭部用プローブ
１ａ：発光素子
１ｂ：受光素子
２：本体
３：入力部
４：表示部
５：印刷部
６：通信部
７：光量調節部
８：信号増幅部
９：Ａ／Ｄ変換部
１０：制御部
１１：記憶部
１２：算出部
１３：判定部
１４：評価部
１５：上唇装着部
１６：口蓋装着部
１７：プログラム
１８：加圧装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2010022775.tif 000021
【図２０】
2010022775.tif 000022
【図２１】
2010022775.tif 000023
【図２２】
2010022775.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2010022775.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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